糖化とグリコシル化の主な違いは、糖化が血中のタンパク質に遊離糖が共有結合することであるのに対し、グリコシル化はタンパク質の所定の領域に定められた糖鎖が付加される翻訳後修飾である点である。
さらに、糖化はタンパク質の機能と安定性の両方に影響を与えるが、グリコシル化は機能的な成熟タンパク質を生成する。
糖化とグリコシル化は、タンパク質に糖鎖を付加する2つのメカニズムです。
また、グリコシレーションが酵素的プロセスであるのに対し、非酵素的グリコシレーションはグリケーションの別称です。
糖化とは
糖化とは、血液中で起こる非酵素的なプロセスです。
タンパク質に遊離糖を共有結合で付加する。
糖化は酵素的なプロセスではないため、自然発生的なプロセスであり、制御が効かない。
さらに、タンパク質に糖または糖分解物が不可逆的に付加されるため、糖化はタンパク質損傷の一種である。
つまり、糖化はタンパク質の安定性と機能性の両方を低下させる。
図1：糖化の様子
さらに、糖化は化学的なカスケードであり、その最初のステップは縮合です。
このステップは非酵素的であり、可逆的です。
還元糖のカルボニル基とタンパク質やペプチドのアミン基の間で起こる。
このような反応はシッフ塩基反応と呼ばれる。
この段階は時間がかかる。
ここで、最終生成物は非安定なシッフ塩基またはアルジミンです。
そして、このアルジミンは、より安定なケトアミンに自発的に転位し、アマドリ生成物とも呼ばれる。
さらに、様々な過程を経てさらに分解され、フルフラール、レダクトン、フラグメンテーション生成物を形成することができる。
最後に、糖化によって形成された多形性の化合物を総称して、Advanced glycation endproducts (AGEs)と呼ぶ。
残念ながら、AGEsの中には良性のものもあれば、元の糖よりも反応性の高いものもあります。
AGEsは、心疾患、アルツハイマー病、末梢神経障害、癌など、加齢に伴う多くの慢性疾患に関与している。
グリコシレーションとは
糖鎖形成は、小胞体とゴルジ体の両方で起こる重要な生物学的プロセスです。
これは主に翻訳後修飾の一種であり、未熟なタンパク質から機能的なタンパク質を生成する役割を担っている。
したがって、グリコシル化はタンパク質の適切なフォールディングを促進し、その結果、タンパク質の安定性を向上させる。
例えば、グリコシレーションは酵素を介するプロセスです。
例えば、グリコシル化は酵素を介するプロセスであり、タンパク質の所定の部位に定義された糖鎖が付加される。
また、酵素の働きを調節することで、グリコシル化の過程を制御することができる。
図2: N-結合型グリコシル化
グリコシル化では、糖のカルボニル基（グリコシル供与体）がタンパク質の水酸基またはアミン基（グリコシル受容体）と反応する。
細胞内では、以下のような数種類のグリコシル化が起こる。
- N-結合型グリコシル化 – アスパラギンまたはアルギニンの側鎖の窒素に結合した糖鎖
- O-結合型糖鎖 – セリン、チロシン、スレオニン、ヒドロキシリジン、ヒドロキシプロリン側鎖の水酸化酸素、あるいはセラミドなどの脂質の酸素に結合した糖鎖
- ホスホセリングリコシレーション – マンノース、キシロース、フコースを含むホスホグリカンがホスホセリンのリン酸塩を介して連結される。
- C-マンノシル化-トリプトファン側鎖の炭素に糖が付加される。
- グリピエーション – GPIアンカーを付加し、糖鎖結合によりタンパク質を脂質に結合させる。
グリケーションとグリコシル化の類似性
- 糖化とグリコシル化は、タンパク質に糖鎖を付加する2つの機構です。
- 両者とも、糖鎖とタンパク質の間に共有結合が形成される。
- また、どちらもタンパク質の機能性に影響を与える。
糖化と糖鎖の違い
定義
糖化とは、酵素的な制御なしにタンパク質や脂質分子に糖分子を結合させることを指し、グリコシル化とは、糖分子の付加によって有機分子、特にタンパク質が酵素的に制御されて修飾されることを指す。
したがって、これがグリケーションとグリコシル化の主な違いです。
意義
また、糖化は血中のタンパク質に遊離糖が共有結合で付加されることであり、糖鎖修飾は翻訳後修飾の一種で、小胞体またはゴルジ装置で起こるものである。
酵素的／非酵素的
糖化は非酵素的修飾の一種であり、糖鎖付加は酵素的修飾の一種である。
したがって、この点もグリケーションとグリコシル化の違いといえる。
レギュレーション
また、糖化は酵素的なプロセスではないので、制御されたプロセスではない。
これに対し、グリコシレーションは制御されたプロセスです。
添加される炭水化物の種類
付加される糖質の種類も、糖化とグリコシル化の大きな違いです。
グルコース、フルクトース、ガラクトースなどが糖化によって付加される糖質であり、マンノース、キシロース、フコースなどがグリコシル化によって付加される糖質です。
影響を受けるタンパク質の種類
糖化とグリコシル化のもう一つの違いは、糖化は成熟したタンパク質で起こるのに対し、グリコシル化は未熟なタンパク質あるいは未修飾のタンパク質で起こるということである。
タンパク質への影響
さらに、糖化はタンパク質を非機能的にし、糖鎖付加はタンパク質を機能的にする。
さらに、糖化はタンパク質の安定性を低下させるが、グリコシル化はタンパク質の安定性を増加させる。
結論
糖化とは、血流中のタンパク質に非酵素的に糖が付加されることである。
糖化はタンパク質の安定性と機能性を著しく低下させる。
一方、グリコシレーションは未熟なタンパク質に酵素的に糖が付加されることである。
これは小胞体やゴルジ体の内部で起こる。
最も重要なことは、糖鎖付加は機能的なタンパク質の生成に関わる翻訳後修飾であるということである。
これが糖化とグリコシル化の主な違いです。
